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Historian – Datenbankspeicherung für Überwachung und Langzeittests

Historian ist ein Softwaredienst für Datenbank- und Cloud-Datenlogging, der die Speicherung in einer Zeitreihendatenbank für Langzeit-Überwachungsanwendungen bietet.

Überwachen Sie Ihre Schwingungs-, Temperatur-, Neigungs-, Dehnungs-, Druck- und anderen Daten mit einem selbst gehosteten oder komplett in der Cloud verwalteten Dienst. Für den Datenzugriff und die Integration in unsere Datenerfassungssoftware DewesoftX, SCADA-Systeme, ERP-Systeme oder beliebige andere OPC-UA-Clients wird das OPC-UA-Protokoll unterstützt.

Datenbankspeicherung für Überwachung und Langzeittests

Historian Highlights

  • ZEITREIHENDATENBANK: Die Daten werden in der hochmodernen, von der Firma InfluxData entwickelten Open-Source-Zeitreihendatenbank InfluxDB gespeichert. Sie ist in Go geschrieben und für die schnelle, hochverfügbare Speicherung und Abfrage von Zeitreihendaten in Bereichen wie Betriebsüberwachung, Anwendungsmetriken, Sensordaten aus dem Internet der Dinge oder Echtzeitanalysen optimiert.
  • SELBSTGEHOSTETES ODER KOMPLETT VERWALTETES HOSTING: Historian Service kann lokal auf der Messeinheit oder in Ihrem Intranet installiert werden, wir bieten aber auch einen komplett in der Cloud verwalteten Dienst an. Für diesen vollständig gehosteten und verwalteten Dienst wird eine monatliche Datenspeicherungs- und Wartungsgebühr erhoben.
  • JEDERZEIT UND VON ÜBERALL ZUGÄNGLICH: Auf die in der Historian-Datenbank gespeicherten Daten kann zu jeder Zeit und von überall auf der Welt mit einer Instanz der Datenerfassungssoftware DewesoftX oder einen Standard-Webbrowser auf einem beliebigen Gerät – wie einem Computer, Tablet oder Smartphone – zugegriffen werden.
  • DATENVISUALISIERING IN GRAFANA: Zur Darstellung der gespeicherten Daten nutzt Historian ein anderes großartiges Open-Source-Projekt namens Grafana. Grafana ist eine plattformübergreifende Open-Source-Webanwendung für Analysen und interaktive Visualisierung. Sie bietet Diagramme, Graphen und mobile Alarmierung, wenn sie mit unterstützten Datenquellen verbunden ist, und ist mittels eines Plugin-Systems erweiterbar. Endbenutzer können mit interaktiven Abfrage-Generatoren komplexe Überwachungs-Dashboards erstellen.
  • DATENSICHERHEIT UND ERNEUTE DATENÜBERTRAGUNG: Im Falle einer Netzwerkstörung oder eines Netzwerkausfalls speichern die Messeinheiten die Daten weiterhin im lokalen Puffer und übertragen sie sicher in die Historian-Datenbank, wenn die Netzwerkverbindung wiederhergestellt ist.
  • ROHDATEN UND REDUZIERTE DATEN: Während Rohdaten für die detaillierte Analyse immer auf der Messeinheit gespeichert werden, übernimmt Historian die dauerhafte Speicherung reduzierter Daten in der Cloud-Datenbank.
  • TRENDING UND ANALYSE: Historische Daten können zur Trendermittlung sowie zur nachträglichen eingehenden Analyse und Ursachenermittlung jederzeit aus der Historian-Datenbank abgerufen und geladen werden.
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Einführung in Historian

Die Welt wird heute geradezu mit Sensoren überflutet. Wir messen mehr Parameter über längere Zeiträume als jemals zuvor, wobei riesige Datenmengen anfallen. Die Speicherung, der Abruf und die Visualisierung dieser Datenmengen werden immer anspruchsvoller. Vor allem, wenn es um die Überwachung von Produktionsanlagen oder die Durchführung von Langzeittests geht, besteht die größte Herausforderung darin, die Daten so zu speichern, dass sie jederzeit und von jedem Ort der Welt aus leicht zugänglich sind. 

Historian ermöglicht die zuverlässige Datenübertragung von mehreren Messeinheiten in eine Zeitreihendatenbank, die auf einem Server oder in einer Cloud gehostet werden kann. Auf diese Datenbank kann über einen Webbrowser oder eine Instanz der ware zugegriffen werden.
 
Auf der Messeinheit selbst läuft eine Instanz der DAQ-Software DewesoftX oder DewesoftRT, die per OPC-UA-Protokoll mit der Datenbank kommuniziert. Auf der Serverseite übernimmt Historian Service die Kommunikation mit den Messeinheiten, schreibt die Daten in die Datenbank oder liest sie von dort aus und überträgt sie an die Clients.
 
Für den weltweiten Zugriff auf historische Daten bringt Dewesoft Historian die Daten von der leistungsfähigsten Datenerfassungshardware und -software des Marktes in die Cloud, wobei die Dewesoft-Schlüsselmerkmale – Zuverlässigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Erweiterbarkeit – erhalten bleiben.

Einführung in Historian

Speicherung in der InfluxDB-Zeitreihendatenbank

Das Herzstück von Dewesoft Historian ist eine hochmoderne, auf dem Open-Source-Projekt InfluxDB basierende Zeitreihendatenbank. Zeitreihendatenbanken wurden speziell für Langzeit-Überwachungsprojekte entwickelt, bei denen große Datenmengen anfallen. 

Die Messgeräte speichern die Daten in die hochmoderne, von der Firma InfluxData entwickelte Open-Source-Zeitreihendatenbank InfluxDB. Sie ist in Go geschrieben und für die schnelle, hochverfügbare Speicherung und Abfrage von Zeitreihendaten in Bereichen wie Betriebsüberwachung, Anwendungsmetriken, Sensordaten aus dem Internet der Dinge oder Echtzeitanalysen optimiert.

Historian ist in der Lage, die folgenden Kanaltypen für einen unbegrenzten Zeitraum zu speichern:

  • synchrone 1D-Kanäle
  • asynchrone 1D-Kanäle
  • FFT und Oszilloskop-Aufnahmen als asynchrone 2D-Kanäle
Speicherung in der InfluxDB-Zeitreihendatenbank

Datenvisualisierung in Web-Client

Der Web-Client basiert auf einem anderen Open-Source-Produkt namens Grafana. Grafana ermöglicht die Visualisierung von Langzeitdaten und ist auf dem Desktop oder mobilen Geräten wie Tablets oder Smartphones über jedes Betriebssystem (Windows, Linux, Mac OS usw.) zugänglich. Es ist die ideale Lösung für ein Daten-Dashboard.

Grafana bietet umfassende Visualisierungsmöglichkeiten für Trenddaten und Live-Werte. Dewesoft hat 2D-Kanal-Visualisierungserweiterungen für Grafana entwickelt, um FFTs und Oszilloskop-Aufnahmen von Hochgeschwindigkeits-Wellenformen anzuzeigen.

Ebenfalls von Dewesoft stammt der Python-basierte Grafana Connector, der das Laden von Daten über lange und kurze Zeitintervalle optimiert, indem er die Dichte der anzuzeigenden Daten dynamisch anpasst. Die Verbesserung ist in dieser Demonstration deutlich wahrzunehmen.

Mathematische Basisfunktionen und Schwellenwerte können auf den einzelnen Anzeigen ebenso eingestellt werden wie E-Mail-Benachrichtigungen auf Grundlage der angezeigten Daten.

Die visuellen Anzeigen in Grafana können vom Benutzer an seine spezifischen Anforderungen angepasst oder von Dewesoft als Teil einer Turnkey-Lösung konfiguriert werden

Datenvisualisierung in Web-Client

Zugriff auf historische Daten in der Software DewesoftX

Parallel zu den Web-Clients kann auch über eine Instanz der Datenerfassungssoftware DewesoftX auf die Datenbank zugegriffen werden. Mit Hilfe des Plugins Historian Importer können die Daten aus einem festgelegten Zeitraum im DewesoftX-Analysemodus in eine Dewesoft-Datei geladen werden.

Der Historian Importer von Dewesoft wird üblicherweise auf einem Client-PC in einem technischen Büro ausgeführt, von dem aus für eingehendere Analysen und die Erstellung von Berichten  auf die Datenbank zugegriffen werden muss.

Nach dem Import in eine Dewesoft *.dxd-Datei können zahlreiche mathematische Operationen auf die Daten angewendet werden.

Auch tägliche, wöchentliche, monatliche u. a. Berichte lassen sich durch Anwendung einer vordefinierten Anzeigekonfiguration und Export der Daten in eine PDF- oder Excel-Datei oder ein anderes von Dewesoft unterstütztes Dateiformat einfach erstellen.

Zugriff auf historische Daten in der Software DewesoftX

Live-Datenstrom in DewesoftX

Die Daten können von den Messeinheiten mithilfe des Historian-Client-Plugins auch direkt zum DewesoftX-Client gestreamt werden, um eine detaillierte Live-Ansicht zu erhalten.

Der Live-Datenstrom umgeht die Datenbank und kann daher rohe Hochgeschwindigkeitsdaten anzeigen, die nicht unbedingt in der Datenbank gespeichert werden. Dies ermöglicht es, die Daten bei Bedarf – etwa nach Erhalt einer E-Mail-Benachrichtigung über einen Alarmzustand – zu visualisieren oder aufzuzeichnen.

Mathematische und Anzeigeeinstellungen können auf die gestreamten Datenkanäle in gleicher Weise angewendet werden wie auf alle anderen Dewesoft-Kanäle, was weitere Analysen auf der Client-Seite ermöglicht.

Live-Datenstrom in DewesoftX

Integration in Unternehmenssoftware von Drittanbietern

SCADA-, CMMS- oder ERP-Systeme können per OPC UA mit Dewesoft Historian oder über deren API direkt mit der InfluxDB-Datenbank verbunden werden.

Historian Service fungiert als OPC-UA-Server und ermöglicht den Datenstrom zu einem OPC-UA-Client eines Drittanbieters.

Die InfluxDB-Datenbank bietet eine gut dokumentierte offene API, die einfach zu implementieren ist und den Zugriff auf historische Daten – üblicherweise für die Integration in eine Machine-Learning-Software – ermöglicht.

Integration in Unternehmenssoftware von Drittanbietern

Datensicherheit und Neuübertragungsfunktion

Im Falle einer Netzwerkstörung oder eines Netzwerkausfalls speichern die Messeinheiten die Daten weiterhin im lokalen Puffer und übertragen sie sicher in die Historian-Datenbank, wenn die Netzwerkverbindung wiederhergestellt ist.

Die Größe des lokalen Puffers kann auf bis zu mehrere hundert Megabyte eingestellt werden. Die tolerierte Offline-Zeit hängt von der Puffergröße, der Datenrate und der bei der Wiederherstellung der Verbindung verfügbaren Netzwerkbandbreite ab.

Das OPC-UA-Protokoll mit Neuübertragungsfunktion ist so zuverlässig, dass es sogar eingesetzt wird, um Daten per 4G aus einem Flugzeug an mehrere Basisstationen zu senden und diese so mit einer Live-Telemetrie-Ansicht zu versorgen.

Datensicherheit und Neuübertragungsfunktion

Selbst-Hosting oder komplett verwaltetes Cloud-Hosting

Historian Service ist plattformunabhängig und kann auf jedem Betriebssystem laufen. Historian kann auf der Messeinheit selbst, in Ihrem lokalen Intranet, auf Ihrem Server oder in der Cloud installiert werden.

Gegen eine monatliche Abonnementgebühr für Wartung und Speicherplatz bieten wir auch einen vollständig verwalteten Historian-Dienst an.  Die Höhe der Gebühr hängt von der Anzahl der erfassten Kanäle und dem für die zu überwachenden Daten benötigten Speicherplatz ab. Wir kümmern uns um alles – von Updates über die Systemskalierung bis hin zur Wartung.

Kontaktieren Sie uns für eine Schätzung der monatlichen Abonnementgebühr für den vollständig verwalteten Historian-Dienst. Nach einem Beratungsgespräch erstellen wir Ihnen gerne einen Kostenvoranschlag.

Selbst-Hosting oder komplett verwaltetes Cloud-Hosting

Datenaufbewahrungs-Richtlinien

Der Umfang der zu speichernden Daten und die Dauer ihrer Aufbewahrung in der Datenbank sind konfigurierbar. Zur Reduzierung der Datenmenge wird der Durchschnittswert der Samples mit höherer Datenrate ermittelt und ein Downsampling durchgeführt. Für die Konfiguration von Aufbewahrungsdauern und Datenraten können in SQL geschriebene InfluxDB-Konfigurationsskripte verwendet werden.

Beispiel für eine Standardkonfiguration:

Datenrate Standarddauer Anmerkung
Roh 30 Tage Die ursprüngliche Rate, mit der der Kanal in die Datenbank geschrieben wird.
10 S/s 60 Tage Rohdaten werden nach 30 Tagen auf 10 S/s reduziert und für 60 Tage gespeichert.
1 S/s 90 Tage Mit mehr als 1 S/s gespeicherte Kanäle werden nach 60 Tagen auf 1 S/s reduziert und für 90 Tage aufbewahrt.
1 S/min 360 Tage Mit mehr als 1 S/min gespeicherte Kanäle werden nach 90 Tagen auf 1 S/min reduziert und ein Jahr lang aufbewahrt.
1 S/h Unbegrenzt Mit 1 Sample pro Stunde gespeicherte Daten werden nie gelöscht.
Datenaufbewahrungs-Richtlinien

Verteilte Architektur

Historian ist als verteiltes Softwaresystem konzipiert. Jede Komponente kann auf einem anderen System laufen:

  • Messeinheiten sind Instanzen der Software DewesoftX (Windows) oder DewesoftRT (Linux, plattformübergreifend) und benötigen das OPC-UA-Server-Plugin von Dewesoft, um mit Historian Service kommunizieren zu können.
  • Historian Service ist die Kernkomponente von Dewesoft Historian, die die Datenübertragung zwischen Messeinheiten, Datenbanken und Clients abwickelt. Historian Service und die Datenbank laufen üblicherweise auf demselben Server, dies ist aber keine zwingende Voraussetzung.
  • Grafana kann bei Bedarf auch auf einem anderen Server laufen, da es über HTTPS mit der Datenbank kommuniziert.
  • Historian Service unterstützt gleichzeitige Verbindungen mehrerer Dewesoft-Clients von verschiedenen Systemen über das Internet oder ein lokales Netzwerk.
  • Die NTP-Synchronisation der einzelnen Komponenten ist für den Systembetrieb ausreichend.
Verteilte Architektur

Historian-Anwendungen und -Fallstudien

Historian kann in vielen Mess- und Überwachungsanwendungen eingesetzt werden:


Fallstudien:

Historian-Anwendungen und -Fallstudien

Historian-Live-Demos

Auf der auf unserem Cloud-Server installierten Instanz von Historian und Grafana können Sie sich Historian-Demos von Live-Überwachungsprojekten ansehen.

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